CN112187263B - 针对电阻分压采样技术的ad采样值补偿系数迭代方法及*** - Google Patents

针对电阻分压采样技术的ad采样值补偿系数迭代方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种针对采用电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代方法及***，属于自动化技术领域。本方法利用自动迭代算法对AD采样值补偿系数进行自动计算，能有效解决AD采样值补偿系数精度不够而导致的测量值精度不达标的问题。

Description

针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代方法及***
技术领域
本发明属于自动化技术领域，具体涉及一种针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代方法及***。
背景技术
现阶段，计量及测量类产品应用广泛，产品具有售价低、用量大的特点，因此成本控制对生产企业尤其重要。传统产品采用电压互感器(PT)的设计方式将电压转换后进行采样，电压互感器(PT)售价较高，不利于成本控制，为了降低成本，有些计量及测量类产品采用了电阻分压采样技术对电压进行采样，但电阻的个体差异性比电压互感器大，为了保证精度，这就要求每个装置的AD采样值补偿系数必需单独调校，费时费力，得不偿失。
为了解决这个问题，本专利提出了一种针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数自动迭代算法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代方法，解决采样回路采样电阻及元器件精度的差异性导致的测量装置个体之间需要采用不同的AD采样值补偿系数技术问题。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下。
第一方面，本发明提供的一种针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代方法，包括以下过程：
获取电压采样值；
计算得到AD采样值补偿系数；
根据电压采样值和AD采样值补偿系数，计算得到补偿后的电压采样值。
进一步的，所述计算得到AD采样值补偿系数，包括：
获取电压额定值；
获取初始AD采样值补偿系数；
根据电压额定值、电压采样值及初始AD采样值补偿系数，计算得到第一次AD采样值补偿系数；
根据电压采样值和第一次AD采样值补偿系数，计算得到第一次补偿后的电压采样值；
根据第一次补偿后的电压采样值，计算电压采样值精度；
如果电压采样值精度达到精度要求，则将此第一次AD采样值补偿系数作为最终的AD采样值补偿系数输出。
进一步的，如果电压采样值精度没有达到精度要求，则：
根据电压额定值、电压采样值及上一次AD采样值补偿系数，计算得到此次AD采样值补偿系数；
根据此次补偿后的电压采样值，计算电压采样值精度；
如果电压采样值精度达到精度要求，则将此次AD采样值补偿系数作为最终的AD采样值补偿系数输出；
否则循环以上过程，直至电压采样值精度达到精度要求或循环次数达到循环计算次数预设值，输出最终的AD采样值补偿系数。
进一步的，根据电压额定值、电压采样值及上一次AD采样值补偿系数，计算得到此次AD采样值补偿系数，包括：
根据电压额定值、电压采样值及上一次AD采样值补偿系数，计算得到第一个AD采样值补偿系数；
获取下一个电压采样值；
根据电压额定值、下一个电压采样值及上一个AD采样值补偿系数，计算得到第二个AD采样值补偿系数；
在获取下一个电压采样值，循环重复上一步过程，直至循环次数达到平均值计算次数预设值，计算所有AD采样值补偿系数的平均值作为最终的AD采样值补偿系数输出。
进一步的，精度要求为0.2％。
进一步的，循环计算次数预设值为5。
进一步的，平均值计算次数预设值为50。
进一步的，所述计算得到AD采样值补偿系数的过程为在中断中执行。
进一步的，将所述AD采样值补偿系数存入ROM中。
第二方面，本发明还提供了一种针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代***，包括：
电压采样值获取模块，被配置用于获取电压采样值；
补偿系数计算模块，被配置用于计算得到AD采样值补偿系数；
电压补偿值计算模块，被配置用于根据电压采样值和AD采样值补偿系数，计算得到补偿后的电压采样值。
第三方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面所述的针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代方法。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：每台测量装置的AD采样值补偿系数都经过自动单独调校，解决了由于采样回路采样电阻及元器件精度的差异性导致的AD采样值补偿系数差异问题，可有效提高测量装置的测量精度。
附图说明
图1是电阻分压采样电路原理图；
图2是采样值及AD采样值补偿系数计算总流程；
图3是AD采样值补偿系数计算流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
针对采用图1采样电路利用电阻分压采样技术进行采样的情况，在不采用AD采样值补偿系数时，相电压UA、UB、UC的计算公式为：
Figure BDA0002655137380000041
Figure BDA0002655137380000042
Figure BDA0002655137380000043
由于采样电阻的精度仅为1％，如果R2、R4、R6、R8的误差达到最大误差，通过计算可以得出，相电压UA、UB、UC的误差也将达到1％，这种误差对于要求高精度的测量装置是不可容忍的。
引入AD采样值补偿系数之后，相电压UA、UB、UC的计算公式变为：
Figure BDA0002655137380000044
Figure BDA0002655137380000045
Figure BDA0002655137380000051
虽然此时R2、R4、R6、R8的误差仍有可能达到最大误差，但可以利用AD采样值补偿系数(UACoe、UBCoe、UCCoe、UNCoe)对相电压UA、UB、UC的值进行补偿，从而达到消除误差，提高精度的目的。
基于以上分析，本发明提出通过迭代算法计算AD采样值补偿系数的方法，从而做到了使用不同的AD采样值补偿系数补偿不同的采样电阻，有效解决了一套AD采样值补偿系数用于所有采样电阻而导致测量误差的情况。采用此方法的设备，其精确度、灵敏性和稳定性方面均完全满足智能变电站电气测量的要求。
实施例1
本发明的一种针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代方法，流程图参见图2所示，包括以下步骤：
步骤1，获取电压采样值；
步骤2，计算AD采样值补偿系数；
步骤3，根据AD采样值补偿系数和电压采样值计算获得最终补偿后的电压D采样值。
本发明针对采用电阻分压采样技术代替常用的利用PT对电压进行采样的场合。利用迭代算法对AD采样值补偿系数进行自动计算，有效的解决了采用电阻分压采样技术对电压采样时每个装置的AD采样值补偿系数必需人工调校的问题，达到了减员增效的目的。
一种针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数自动迭代方法，包括以下过程：
1、采样值及AD采样值补偿系数计算总流程
在计算AD采样值补偿系数请求未被触发之前，程序按照正常流程计算采样值，一旦计算AD采样值补偿系数请求被触发，程序立即进入AD采样值补偿系数计算流程。流程如图2所示。
2、AD采样值补偿系数迭代计算流程
流程如图3所示。本流程是流程2的子流程，完成AD采样值补偿系数的计算，最大循环次数5次(具体次数可根据实际需要确定，例如次数为1、2或6)，每次连续计算50次(具体次数可根据实际需要确定，例如次数为10、20或60)，AD采样值补偿系数取50次的平均值，满足精度要求则结束计算流程，如果5次循环后仍不能满足精度要求，报“AD采样系数”异常告警并结束流程。
具体算法如下：
定义变量：
Ue：电压额定值，来自于预先设定的装置参数，与使用时输入的需测量的电压保持一致；
ADCoe:AD采样值补偿系数，初次使用时为以往经验值，否则为保存下来的上次的计算值；
ADRegister[50]:AD采样值补偿系数临时寄存器；
Us：相电压采样值，为了叙述方便，此处用Us指代相电压UA、UB、UC中任一相电压；
由公式4、5、6可知Us为相电压的测量值；Ue为预先设定的装置参数，此参数与输入的需测量的电压保持一致，因此可计算出此时测量电压与额定电压的比值：
Figure BDA0002655137380000061
为了消除随机误差，ADCoe可取多次计算后的平均值，在本发明中，取50次的平均值，用此ADCoe将原ADCoe替换掉，这样测量误差就会得到修正，上述过程重复多次，将会达到Us逼近Ue的效果。
因此有以下公式：
Figure BDA0002655137380000071
Figure BDA0002655137380000072
由以上分析可知，根据以上两个公式，可自动计算出AD采样值补偿系数。
实施例2
本发明的一种针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代方法，可运行在中央处理单元及FPGA内部的软件上，方法包括以下步骤：
一、初始化
1.Loop:循环计数器，初始化为0；
2.i:计算计数器，初始化为0；
3.Repeat:循环计算次数，初始化为5；
4.Count:平均值计算次数，初始化为50；
5.Precision：装置精度，来自于预先设定的装置参数，默认为0.2％。
6.Ue：电压额定值，来自于预先设定的装置参数，与使用时输入的需测量的电压保持一致，装置上电读入；
7.ADCoe：AD采样值补偿系数，存储在ROM，初次使用时为以往经验值，否则为保存下来的上次的计算值，装置上电读入；
8.ADRegister[50]：AD采样值补偿系数临时寄存器，初始化为0；
二、在中断段内，依次执行如下环节：
1.计算采样值及AD采样值补偿系数总流程：
1)读取FPGA采样的原始数据；
2)如果收到计算AD采样值补偿系数请求，则开始AD采样值补偿系数计算流程，否则利用已有AD采样值补偿系数ADCoe计算采样值；
2.计算AD采样值补偿系数总流程：
1)当循环计数器Loop小于循环计算次数Repeat时，进入下个环节，否则报“AD系数异常”告警，结束流程；
2)计算计数器i小于平均值计算次数Count，利用公式7计算AD采样值补偿系数并保存到ADRegister[i]，并将i加1，读下一个电压采样值，此过程重复进行，直到i大于等于Count，利用公式8计算ADRegister[50]的平均值并赋予ADCoe；
3)根据AD采样值补偿系数ADCoe利用公式4、5、6计算电压采样值Us(此处Us指相电压UA、UB、UC)的值；
4)循环计数器Loop加1；
5)如果电压采样值Us的精度
Figure BDA0002655137380000081
满足装置的精度要求Precision，则将AD采样值补偿系数ADCoe写入ROM并退出流程；如果电压采样值Us误差在装置允许的误差以外且循环计数器Loop小于循环计算次数Repeat，采样值补偿系数ADCoe用刚计算得出的值替换掉并回到1)环节利用开始下一个循环的计算；
上述方法在采用电阻分压采样技术的测量设备中均可取得理想的效果，并且便于在以DSP为核心CPU的中央处理单元及FPGA中实现，采用此迭代方法计算AD采样值补偿系数的测量设备在精准度、可靠性、灵敏性和稳定性方面完全满足测量装置的要求。
实施例3
第二方面，本发明还提供了一种针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代***，包括：
电压采样值获取模块，被配置用于获取电压采样值；
补偿系数计算模块，被配置用于计算得到AD采样值补偿系数；
电压补偿值计算模块，被配置用于根据电压采样值和AD采样值补偿系数，计算得到补偿后的电压采样值。
以上各模块的具体功能实现参考实施例1和实施例2。
第三方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面所述的针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代方法，其特征是，包括以下过程：
获取电压采样值；
计算得到AD采样值补偿系数；
根据电压采样值和AD采样值补偿系数，计算得到补偿后的电压采样值；
所述计算得到AD采样值补偿系数，包括：
获取电压额定值；
获取初始AD采样值补偿系数；
根据电压额定值、电压采样值及初始AD采样值补偿系数，计算得到第一次AD采样值补偿系数；
根据电压采样值和第一次AD采样值补偿系数，计算得到第一次补偿后的电压采样值；
根据第一次补偿后的电压采样值，计算电压采样值精度；
如果电压采样值精度达到精度要求，则将此第一次AD采样值补偿系数作为最终的AD采样值补偿系数输出；
所述方法还包括，如果电压采样值精度没有达到精度要求，则：
根据电压额定值、电压采样值及上一次AD采样值补偿系数，计算得到此次AD采样值补偿系数；
根据此次补偿后的电压采样值，计算电压采样值精度；
如果电压采样值精度达到精度要求，则将此次AD采样值补偿系数作为最终的AD采样值补偿系数输出；
否则循环以上过程，直至电压采样值精度达到精度要求或循环次数达到循环计算次数预设值，输出最终的AD采样值补偿系数；
根据电压额定值、电压采样值及上一次AD采样值补偿系数，计算得到此次AD采样值补偿系数，包括：
根据电压额定值、电压采样值及上一次AD采样值补偿系数，计算得到第一个AD采样值补偿系数；
获取下一个电压采样值；
根据电压额定值、下一个电压采样值及上一个AD采样值补偿系数，计算得到第二个AD采样值补偿系数；
在获取下一个电压采样值，循环重复上一步过程，直至循环次数达到平均值计算次数预设值，计算所有AD采样值补偿系数的平均值作为最终的AD采样值补偿系数输出；
计算出AD采样值补偿系数的方法为通过以下公式计算：
Figure FDA0003624014510000021
Figure FDA0003624014510000022
式中，Us为相电压的测量值；Ue为预先设定的装置参数；ADCoe为AD采样值补偿系数，初次使用时为以往经验值，否则为保存下来的上次的计算值；ADRegister[i]为测量电压与额定电压的比值。
2.根据权利要求1所述的一种针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代方法，其特征是，精度要求为0.2％。
3.根据权利要求1所述的一种针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代方法，其特征是，循环计算次数预设值为5。
4.根据权利要求1所述的一种针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代方法，其特征是，平均值计算次数预设值为50。
5.根据权利要求1所述的一种针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代方法，其特征是，所述计算得到AD采样值补偿系数的过程为在中断中执行。
6.根据权利要求1所述的一种针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代方法，其特征是，将所述AD采样值补偿系数存入ROM中。
7.一种针对电阻分压采样技术的AD采样值补偿系数迭代***，其特征是，包括：
电压采样值获取模块，被配置用于获取电压采样值；
补偿系数计算模块，被配置用于计算得到AD采样值补偿系数；
电压补偿值计算模块，被配置用于根据电压采样值和AD采样值补偿系数，计算得到补偿后的电压采样值；
所述计算得到AD采样值补偿系数，包括：
获取电压额定值；
获取初始AD采样值补偿系数；
根据电压额定值、电压采样值及初始AD采样值补偿系数，计算得到第一次AD采样值补偿系数；
根据电压采样值和第一次AD采样值补偿系数，计算得到第一次补偿后的电压采样值；
根据第一次补偿后的电压采样值，计算电压采样值精度；
如果电压采样值精度达到精度要求，则将此第一次AD采样值补偿系数作为最终的AD采样值补偿系数输出；
所述方法还包括，如果电压采样值精度没有达到精度要求，则：
根据电压额定值、电压采样值及上一次AD采样值补偿系数，计算得到此次AD采样值补偿系数；
根据此次补偿后的电压采样值，计算电压采样值精度；
如果电压采样值精度达到精度要求，则将此次AD采样值补偿系数作为最终的AD采样值补偿系数输出；
否则循环以上过程，直至电压采样值精度达到精度要求或循环次数达到循环计算次数预设值，输出最终的AD采样值补偿系数；
根据电压额定值、电压采样值及上一次AD采样值补偿系数，计算得到此次AD采样值补偿系数，包括：
根据电压额定值、电压采样值及上一次AD采样值补偿系数，计算得到第一个AD采样值补偿系数；
获取下一个电压采样值；
根据电压额定值、下一个电压采样值及上一个AD采样值补偿系数，计算得到第二个AD采样值补偿系数；
在获取下一个电压采样值，循环重复上一步过程，直至循环次数达到平均值计算次数预设值，计算所有AD采样值补偿系数的平均值作为最终的AD采样值补偿系数输出；
计算出AD采样值补偿系数的方法为通过以下公式计算：
Figure FDA0003624014510000041
Figure FDA0003624014510000042
式中，Us为相电压的测量值；Ue为预先设定的装置参数；ADCoe为AD采样值补偿系数；ADRegister[i]为测量电压与额定电压的比值。
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